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Vorwort

Licht ist die Grundlage unseres Lebens, es sorgt dafür dass sich Pflanzen und Lebewesen entwickeln, versorgt uns mit Nährstoffen und steigert unsere Lebensqualität. Über 80 % der Informationen aus unserer Umwelt nehmen wir über das Auge auf. Eine gute Beleuchtung verhilft uns dabei zu hohem Sehkomfort, schützt uns vor Ermüdung und gibt uns Sicherheit und Wohlbefinden. Kreative Lichtplanung setzt interessante Akzente im privaten Umfeld, in der Architektur und im öffentlichen Raum. Neue Erkenntnisse über biologisch wirksame Beleuchtung führen zu weiteren positiven Effekten und können erst durch die neue LED Beleuchtungstechnik kostengünstig umgesetzt werden.

LED das Licht der Zukunft

In den letzten Jahren hat sich ein entscheidender Wandel von der herkömmlichen Glühlampe hin zur modernen LED in der Beleuchtungstechnik vollzogen. Getrieben wurde diese Entwicklung durch das EU-weite Verbot der herkömmlichen Glühlampen mit niedriger Energieeffizienz sowie durch das gesteigerte Energiespar- und Umwelt-Bewusstsein in der Bevölkerung.

Die LED Beleuchtungstechnik hat in den letzten Jahren durch die Entwicklung von LEDs mit hoher Lichtausbeute und damit extremer Energieeffizienz ein rasantes Wachstum erzielt. Zusammen mit der Langlebigkeit, der Stoßfestigkeit, der geringeren Wärmeentwicklung, dem fehlenden Infrarotanteil und der Freiheit von giftigen Stoffen hat diese neue Technologie die Anwender vollständig überzeugt.

Die Langlebigkeit führt dazu, dass erstmals Lampen fest in Leuchten verbaut werden können und sich ganz neue Freiheitsgrade für das Design auftun. Diese neue Leuchtengeneration ist gezielt auf die Abstrahlcharakteristik und das Kühlbedürfnis von LEDs ausgelegt. An die Stelle von Reflektoren zur Lichtlenkung bei den herkömmlichen Rundstrahlern werden heute häufig optische Systeme aus Kunststoff zur effizienten Lichtlenkung vor der LED eingesetzt. Durch die einfache Steuerbarkeit von

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Helligkeit und Farbe lässt sich das künstliche Licht dem Verlauf des Tageslichts anpassen und steigert so das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit des Menschen. Diese biologische Wirkung des Lichts wird gerade erst richtig erfasst.

LEDs haben damit längst den Status der Effektbeleuchtung überschritten und kommen als Displaybeleuchtung, Leuchtanzeigen und Lampen zum Einsatz. Sie sind nicht mehr wegzudenken aus modernen Verkehrsmitteln, Signalanlagen, Straßenlampen, Außen- und Raumbeleuchtungen.

Neue Herausforderungen an die Messtechnik

Reichte es bei der herkömmlichen Beleuchtungstechnik aus, die Beleuchtungsstärke und die Leuchtdichte zu überprüfen, müssen heute zusätzlich Spektrum, Farbort, Farbtemperatur, Farbwiedergabe Indizes und Flicker betrachtet werden. Bedingt durch die Fertigungsprozesse variieren Helligkeit und Farbe von LEDs, weshalb sie in der Produktion und Endanwendung getestet, klassifiziert und charakterisiert werden müssen.

Tageslicht, Glühlampen, Halogenlampen haben eines gemeinsam und das ist ihre hervorragende Farbwiedergabe mit dem höchsten Farbwiedergabeindex von 100. LED’s und Leuchtstoffröhren können da nicht ganz mithalten und das liegt an ihren Spektren. Bei den letztgenannten dominieren einzelne Spektralbereiche oder es fehlen Spektralbereiche was zu Beeinflussung beim Farbsehen führt.

Diesen neuen Herausforderungen hat die Bauteilindustrie aufgegriffen und Spektralsensoren so weit miniaturisiert, dass diese MOEMS (Micro Opto Electro Mechanic Systems) die Entwicklung handlicher und vor allem bezahlbarer Spektralphotometer ermöglicht haben.

Die GOSSEN Foto- und Lichtmesstechnik GmbH bietet ein komplettes Programm an Beleuchtungsstärke- und Leuchtdichtemessgeräten sowie ein Spektrometer. Als Kalibrierlabor erstellt GOSSEN auch Werkkalibrierscheine für Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte oder auch DAkkS Kalibrierscheine für Beleuchtungsstärke.

Dieses Kompendium der Lichtmesstechnik erläutert lichtmesstechnische Größen, Begriffe und Zusammenhänge mit denen Lichtmesstechniker häufig konfrontiert werden. Es gibt Hinweise für die Auswahl geeigneter Messgeräte und verschafft einen Überblick über die unterschiedlichen Normen und Vorschriften, bei denen lichtmesstechnische Größen zu messen und einzuhalten sind.

Nürnberg, Dezember 2015

Dipl.-Ing. (FH) Klaus-Peter Richter

GOSSEN Foto- und Lichtmesstechnik GmbH

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Inhaltsverzeichnis

Was ist Licht? ..................................................................................................................... 6

Spektrale Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges ...................................................... 8

Grundbegriffe der Lichttechnik ........................................................................................... 9

Lichtstrom Φ [Lumen, lm] .......................................................................................................... 9

Ulbricht-Kugel ........................................................................................................................... 9

Lichtausbeute η [Lumen/Watt] ................................................................................................ 10

Raumwinkel Ω [Steradiant, sr] ................................................................................................. 10

Lichtstärke I [Candela, cd] ........................................................................................................ 11

Lichtstärkeverteilungskurve ..................................................................................................... 11

Zusammenhang Lichtstärke I - Beleuchtungsstärke E ................................................................ 11

Beleuchtungsstärke E [lx] ......................................................................................................... 12

Mittlere Beleuchtungsstärke Ē ................................................................................................. 13

Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke Uo ............................................................................ 13

Ungleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke Ud ......................................................................... 13

Horizontale Beleuchtungsstärke Eh [lx] ..................................................................................... 14

Vertikale Beleuchtungsstärke Ev [lx] ......................................................................................... 14

Zylindrische Beleuchtungsstärke Ez [lx] ..................................................................................... 15

Halbzylindrische Beleuchtungsstärke Ehz [lx] ............................................................................. 16

Wartungswert der Beleuchtungsstärke Ēm [lx] .......................................................................... 17

Neuwert der Beleuchtungsstärke Ēi [lx] .................................................................................... 17

Wartungsfaktor ....................................................................................................................... 17

Photometrisches Entfernungsgesetz ......................................................................................... 18

Licht trifft schräg auf eine Fläche .............................................................................................. 19

Leuchtdichte L [cd/m²] ............................................................................................................. 20

Messkreis bei Distanzmessung ................................................................................................. 20

Flicker ..................................................................................................................................... 21

Grundbegriffe der Farbmetrik .......................................................................................... 22

Spektrale Leistungsverteilung SPD [mW/m²/nm] ...................................................................... 22

Farbkoordinaten x, y [CIE 1931] / u, v [CIE 1960] / u', v' [CIE 1976) ............................................ 23

Farbwiedergabe ...................................................................................................................... 23

Lichtfarbe ................................................................................................................................ 24

Farbwiedergabeindex nach DIN 6169 ....................................................................................... 25

Farbbezeichnung von Lampen ................................................................................................. 26

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Auswahlkriterien für Beleuchtungsstärke- und Leuchtdichtemessgeräte .......................... 27

Klasseneinteilung .................................................................................................................... 27

Vorteilhafte Eigenschaften ....................................................................................................... 29

Kalibrierpflicht von Messmitteln ...................................................................................... 30

Welches Messgerät für welche Messgröße? ..................................................................... 31

Welches Messgerät für welche Applikation? .................................................................... 34

Norm der Medizintechnik ................................................................................................. 36

DIN 6868-157 Abnahme- und Konstanzprüfung von Bildwiedergabesystemen .......................... 36

Normen für die Beleuchtung von Arbeitsstätten ............................................................... 37

DIN EN 12464-1 Arbeitsstätten in Innenräumen ....................................................................... 37

DIN EN 12464-2 Arbeitsplätze im Freien .................................................................................. 38

DIN EN 1838 Notbeleuchtung .................................................................................................. 38

Arbeitsstättenverordnung ArbStättV ........................................................................................ 39

Technische Regeln für Arbeitsstätten - ASR .............................................................................. 39

Berufsgenossenschaftliche Regeln ............................................................................................ 40

Literaturverzeichnis ......................................................................................................... 42

Normenverzeichnis .......................................................................................................... 43

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Was ist Licht?

Wenn wir von Licht sprechen, dann meinen wir den Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm aus dem breiten Spektrum elektromagnetischer Strahlung, der als sichtbare Strahlung (VIS) bezeichnet wird und beim Menschen eine Lichtempfindung hervorruft.

Wellenlängen und Frequenzen der elektromagnetischen Strahlung

(Quelle: Wikimedia Commons - Horst Frank -Electromagnetic spectrum c.svg)

Häufig versteht man darunter auch den Bereich der optischen Strahlung von 100 nm bis 1 mm, der zusätzlich die angrenzenden und nicht sichtbaren Bereiche der Ultraviolettstrahlung und Infrarotstrahlung beinhaltet. Je nach Wellenlänge dringt die Ultraviolettstrahlung in die Haut des Menschen ein, kann uns bräunen (UV-A) aber auch Sonnenbrand und Bindehautentzündung hervorrufen (UV-B, UV-C). Die Umwandlung von Luftsauerstoff in Ozon oder auch die keimtötende Wirkung (UV-C) sind weitere Effekte. Weniger gefährlich für den Menschen ist die Infrarotstrahlung, die wir als Wärme wahrnehmen und auch nutzen.

Klassifizierung der optischen Strahlung

Benennung der Strahlung Kurzzeichen Wellenlänge

Ultraviolettstrahlung UV 100 nm … < 380 nm Vakuum-UV Fernes UV

Mittleres UV Nahes UV

VUV UV-C FUV UV-C

UV-B UV-A

100 nm … < 200 nm 200 nm … < 280 nm 280 nm … < 315 nm 315 nm … < 380 nm

Sichtbare Strahlung, Licht VIS 380 nm … < 780 nm

Violett Blau Grün Gelb

Orange Rot

380 nm … < 430 nm 430 nm … < 490 nm 490 nm … < 570 nm 570 nm … < 600 nm 600 nm … < 640 nm 640 nm … < 780 nm

Infrarotstrahlung IR 780 nm … < 1000 µm Nahes Infrarot

Mittleres Infrarot Fernes Infrarot

NIR IR-A NIR IR-B MIR IR-C FIR IR-C

780 nm … < 1,4 µm 1,4 µm … < 3,0 µm 3,0 µm … < 50 µm

50 µm … < 1000 µm

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Die Wellenlänge λ hängt über die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c = 299.792,458 km/s mit der Frequenz f zusammen.

Üblicherweise werden für die Bezeichnung der sehr kleinen Wellenlängen und der sehr großen Frequenzen nachfolgende SI Vorsätze für die Maßeinheiten verwendet.

Millimeter 1 mm = 10-3 m = 0,001 m Tausendstel

Mikrometer 1 µm = 10-6 m = 0,000.001 m Millionstel

Nanometer 1 nm = 10-9 m = 0,000.000.001 m Milliardstel

Picometer 1 pm = 10-12 m = 0,000.000.000.001 m Billionstel

Kilohertz 1 kHz = 10³ Hz = 1.000 Hz Tausend

Megahertz 1 MHz = 106 Hz = 1.000.000 Hz Million

Gigahertz 1 GHz = 109 Hz = 1.000.000.000 Hz Milliarde

Terahertz 1 THz = 1012 Hz = 1.000.000.000.000 Hz Billion

SI-Vorsätze für Maßeinheiten

Das Spektrum, genauer die spektrale Leistungsverteilung, stellt die Strahlungsleistung für eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenband dar. Sie gibt Aufschluss über die Farbcharakteristik des Lichts. Man unterscheidet zwischen kontinuierlichen Spektren, bei denen alle Wellenlängen vorhanden sind, und zwischen Linienspektren, bei denen nur einzelne Wellenlängen vorhanden sind.

Kontinuierliches Spektrum Linienspektrum

Tageslicht Nachmittag Leuchtstoffröhre TL8 840

Das Spektrum wird mit einem Spektralphotometer gemessen. Aus der spektralen Leistungsverteilung können weiter farbmetrische Messgrößen berechnet werden.

Wellenlänge λ = Lichtgeschwindigkeit c / Frequenz f

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Spektrale Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges

Das menschliche Auge ist für die sichtbare Strahlung je nach Wellenlänge unterschiedlich empfindlich. Die spektralen Hellempfindlichkeitskurven wurden von der internationalen Beleuchtungskommission CIE für das Auge des Normalbeobachters ermittelt und sind auf den Maximalwert von 1 normiert. Die nicht normierten Kurven werden auch als photometrisches Strahlungsäquivalent bezeichnet. Ihre Maximalwerte liegen bei 683 lm/W für Tagsehen und bei 1699 lm/W für Nachtsehen.

Beim Tagessehen oder photopischen Sehen ist das Auge helladaptiert (Leuchtdichte > 30 cd/m²) und es gilt die Hellempfindlichkeitskurve V(λ) die ihr Maximum im Bereich von 555 nm (Gelb-Grün) hat. Im Auge sorgen die farbempfindlichen Zäpfchen dafür, dass wir Farben eindeutig erkennen.

Beim Nachtsehen oder skotopischen Sehen ist das Auge dunkeladaptiert (Leuchtdichte < 10-3 cd/m²) und es gilt die Hellempfindlichkeitskurve V´(λ) die ihr Maximum im Bereich von 507 nm (Blau-Grün) hat. Im Auge sorgen die lichtempfindlichen Stäbchen dafür, dass wir bei diesen geringen Helligkeiten noch etwas sehen, jedoch keine Farben erkennen können.

Spektraler Hellempfindlichkeitsgrad des menschlichen Auges

(Quelle: Wikimedia Commons - H. Hahn - V-lambda-phot-scot.svg)

Die spektrale Hellempfindlichkeit des Auges wird bei der photometrischen Bewertung des Lichtes berücksichtigt und geht in die Größen Lichtstrom Φ [Lumen] und Lichtstärke I [Candela] ein.

V(λ) Tagessehen

V‘(λ) Nachtsehen

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Grundbegriffe der Lichttechnik

Lichtstrom Φ [Lumen, lm]

Der Lichtstrom Φ ist das Maß für die Lichtleistung einer Lampe und gibt die gesamte von einer Lichtquelle nach allen Seiten abgegebene Strahlungsleistung, bewertet mit der spektralen Augenempfindlichkeit, wieder.

Der Lichtstrom wird mittels Ulbricht Kugel integriert und die Beleuchtungsstärke an der Kugelinnenoberfläche mit einem Beleuchtungsstärkemessgerät oder Spektralphotometer gemessen. Durch Kalibrierung mit einer Normlichtquelle wird die Kugelkonstante bestimmt mit der das Messgerät die Beleuchtungsstärke in Lichtstrom umrechnet.

Der Lichtstrom stellt eine Grundlage für die Berechnung weiterer Parameter dar und kann für den Vergleich verschiedener Lichtquellen verwendet werden.

Bestimmung der Lichtausbeute unterschiedlicher Leuchtmittel Bestimmung bzw. Überprüfung der Energieeffizienz einzelner Leuchtmittel Bestimmung der Energieeffizienzklasse von Lampen und Leuchten

Ulbricht-Kugel

Der Ingenieur Richard Ulbricht entwickelte eines der wichtigsten Verfahren der Lichtmesstechnik zur Messung des Lichtstromes [lm] und der Strahlungsleistung [mW] einer Lichtquelle. Das dafür erforderliche optische Bauelement wurde nach ihm benannt.

Die reflektierende Beschichtung auf der Innenseite der Hohlkugel verteilt das einfallende Licht durch diffuse Reflexion gleichmäßig über die innere Kugeloberfläche und wirkt so als Integrator. An einem Detektorport wird das Messgerät angeschlossen, das in der Regel die Beleuchtungsstärke misst und über die Kugelkonstante auf den Lichtstrom oder Strahlungsleistung umrechnet.

Lichtquellen die nur in den vorderen Halbraum (180°) abstrahlen werden in 2π-Konfiguration gemessen, d.h. sie leuchtet durch eine Öffnung ins Innere der Kugel. Die Messöffnung befindet sich normalerweise im 90 ° Winkel zur Eintrittsöffnung und wird durch eine Blende vor direkter Lichteinstrahlung geschützt. Lichtquellen die in alle Richtungen (360°) abstrahlen werden in 4π-Konfiguration gemessen, d.h. die Montage erfolgt im Zentrum der Kugel und benötigt somit größere Kugeldurchmesser.

Für die Beschichtung wird Bariumsulfat (BaSO4) bei großen Kugeln für den UV/VIS-Bereich, PTFE (Teflon) bei kleinere und mittlere Kugeln für den UV/VIS-Bereich sowie Gold für den NIR/IR-Bereich verwendet.

Die Kompensation der Selbstabsorption von in der Kugel angebrachten größeren und dunkleren Prüflingen kann mit einer im Kugelinneren angebrachten Hilfslichtquelle erfolgen.

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Lichtausbeute η [Lumen/Watt]

Der Quotient aus Lichtstrom Φ und der zu seiner Erzeugung zugeführten elektrischen Leistung P wird als Lichtausbeute η [lm/W] bezeichnet. Sie ist das Maß für die Wirtschaftlichkeit des Leuchtmittels.

Bei Leuchtmitteln die mit Vorschaltgeräten betrieben werden, wie z.B. Entladungslampen oder LEDs, wird häufig die Leistungsaufnahme des gesamten Systems berücksichtigt. Man spricht dann von der Systemlichtausbeute. Häufig wird auch der Lichtstrom der Leuchte angegeben, man spricht dann von der Leuchtenlichtausbeute. Die theoretische Obergrenze der Lichtausbeute liegt bei 683 lm/W für monochromatisches Licht.

Beispiel: Eine LED Lampe mit 12 W Leistungsaufnahme sendet einen Lichtstrom von 850 lm aus. Die Lichtausbeute beträgt somit 850 lm / 12 W = 70,8 lm/W.

Handelsübliche LED Lampen für den täglichen Gebrauch haben aktuell eine Lichtausbeute von 80 bis 90 lm/W. Unter Laborbedingungen wurden schon Werte von 200 lm/W und mehr

erzielt. Im Vergleich dazu kommen sehr gute Halogenlampen auf etwa 20 lm/W und effiziente Leuchtstoff-lampen auf 80 bis 100 lm/W.

Raumwinkel Ω [Steradiant, sr]

Der Raumwinkel Ω spielt bei der räumlichen Betrachtung und Definition lichttechnischer Größen eine wichtige Rolle. Er ist definiert als ein Teil der Kugeloberfläche A, begrenzt durch einen Konus mit Öffnungswinkel α, dividiert durch das Quadrat des Kugelradius r.

Betrachtet man eine Einheitskugel mit r = 1 m, dann ist die Kugeloberfläche 4•π•r² also 4•π m² und der volle Raumwinkel 4•π sr. Ein Raumwinkel von Ω = 1 sr schneidet auf einer Kugel mit 1 m Radius also ein Oberflächenstück von 1 m2 aus.

Ω = A / r² = 2 • π • (1 - cos(α / 2))

η = Φ / P

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Lichtstärke I [Candela, cd]

Die Lichtstärke I ist der Lichtstrom Φ pro Raumwinkel Ω und gibt die Intensität des Lichtstromes wieder der in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird. In der Regel strahlen Lichtquellen ihren Lichtstrom in verschiedene Richtungen unterschiedlich stark aus.

Lichtstärkeverteilungskurve

Die Lichtstärkeverteilungskurve beschreibt die lichttechnische Eigenschaft einer Lichtquelle. Sie wird häufig im C-Ebenen System dargestellt, wobei 0° senkrecht unter der Lichtquelle ist. Die Ebene C0-C180 ist quer und die Ebene C90-C270 ist entlang zur Leuchte ausgerichtet.

In der Lichtstärkeverteilungskurve erkennt man sehr schnell, ob die Lichtquelle einen breiten oder schmalen Lichtkegel hat, ob Asymmetrien vorliegen oder ob das Licht nach unten und oben abgegeben wird.

C-Ebenen System LED-Straßenleuchte

ufm-6469 asymmetrisch Typ 01 (Quelle: TRILUX Beleuchtungspraxis (Quelle: silencelights) Außenbeleuchtung wiki.watt24.com )

Die Lichtstärkeverteilungskurve wird in der Regel mit Goniophotometern bestimmt die aus einem mechanischen Aufbau mit horizontaler und vertikaler Achse zur Drehung des Prüflings und einem Photometer zur Messung der Lichtstärke bestehen.

Zusammenhang Lichtstärke I - Beleuchtungsstärke E

Durch Umformung des photometrischen Entfernungsgesetzes ergibt sich der nachfolgende Zusammenhang zwischen Lichtstärke I und Beleuchtungsstärke E. Darin lässt sich sehr einfach erkennen, dass im Abstand r von 1 m der Wert der Lichtstärke I in cd gleich dem Wert der Beleuchtungsstärke E in lx ist.

I = Φ / Ω

I = E * r2

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Beispiele: Eine Lampe strahlt gleichmäßig mit einem Lichtstrom Φ von 1000 lm. Die mittlere Lichtstärke I dieser Lampe ist dann 1000 / 4π = 79,6 cd. In 1 m Entfernung von der Lampe können dann mit einem V(λ)-korrigierten Luxmeter im Mittel 79,6 lx gemessen werden.

Eine Lampe strahlt gleichmäßig über den vollen Raumwinkel 4π, d.h. in den Kugelraum. Wenn die gleichmäßige Lichtstärke I = 1 cd beträgt, dann ist der gesamte Lichtstrom der Lampe Ф = 4π lm = 12,57 lm.

Beleuchtungsstärke E [lx]

Die Beleuchtungsstärke E ist der Lichtstrom Φ bezogen auf die beleuchtete Fläche A und gibt an mit welcher Intensität die Fläche beleuchtet wird.

Beispiel: Sendet eine Lichtquelle einen Lichtstrom von einem Lumen aus und beleuchtet dieser gleichmäßig die Fläche eines Quadratmeters, dann beträgt die Beleuchtungsstärke 1 lx. Dies entspricht etwa einer normalen Kerzenflamme im Abstand von einem Meter.

Die Beleuchtungsstärke wird bei der Innenraumbeleuchtung als Planungsgröße verwendet. Sie gibt jedoch nicht den Helligkeitseindruck eines Raumes wieder, da dieser wesentlich von den Reflexionseigenschaften der Raumflächen abhängt. Ein weißer Raum erscheint wesentlich heller als ein dunkler Raum.

Die Beleuchtungsstärke wird mit Beleuchtungsstärkemessgeräten, die auch als Luxmeter bezeichnet werden, gemessen.

GOSSEN Beleuchtungsstärkemessgerät - MAVOLUX 5032 B USB

Beleuchtungsstärke E = Lichtstrom Ф / beleuchtete Fläche A

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Mittlere Beleuchtungsstärke Ē

Bei normaler Beleuchtung wird in der Regel keine gleichmäßige Lichtverteilung erreicht, deshalb beziehen sich Angaben in Normen meist auf eine mittlere Beleuchtungsstärke Ē. Sie wird als gewichtetes arithmetisches Mittel aller gemessenen Beleuchtungsstärken im Raum berechnet.

Falls ein gleichmäßiges Bewertungsraster angewendet wird, dann müssen die einzelnen Rasterpunkte nicht mit den Teilflächen gewichtet werden und die mittlere Beleuchtungsstärke wird als arithmetisches Mittel aller gemessenen Beleuchtungsstärken im Raum berechnet.

Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke Uo

Die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke Uo ist das Verhältnis der kleinsten Beleuchtungsstärke Emin zur mittleren Beleuchtungsstärke Ē auf der bewerteten Fläche.

Arbeitsbereiche müssen so gleichmäßig wie möglich beleuchtet sein. Grenzwerte hierfür sind in den einschlägigen Normen und Vorschriften zu finden.

Ungleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke Ud

Die Ungleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke Ud ist das Verhältnis der kleinsten Beleuchtungsstärke Emin zur maximalen Beleuchtungsstärke Emax auf der bewerteten Fläche.

Ē = (E1*A1 + E2*A2 + … + En-1*An-1 + En*An) / (A1 + A2 + … + An-1 + An)

Ē = (E1 + E2 + … + En-1 + En) / n

Uo = Emin / Ē

Ud = Emin / Emax

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Horizontale Beleuchtungsstärke Eh [lx]

Die horizontale Beleuchtungsstärke Eh wird auf horizontalen oder annähernd horizontalen Ebenen gemessen und dient als Bewertungsgröße für das Beleuchtungsniveau in vielen Vorschriften und Normen.

Im Allgemeinen wird die horizontale Beleuchtungsstärke auf einer Höhe von 0,85 m, bei Büroarbeitsplätzen (Schreibtischen) auf einer Höhe von 0,75 m und bei Verkehrswegen,

Treppen, Fahrwegen auf einer Höhe von 0,2 m gemessen.

Vertikale Beleuchtungsstärke Ev [lx]

Die vertikale Beleuchtungsstärke Ev wird auf senkrechten, vertikalen Ebenen gemessen und dient als Bewertungsgröße für das Beleuchtungsniveau von Raumbegrenzungs-, Schrank- und Regalflächen. Sie stellt sicher, dass im Bürobereich, in Lagern sowie in Bibliotheken und Archiven die Beschriftungen von Ordnern, Buchrücken und Lagerkästen lesbar sind.

Für den Arbeitsbereich „Lesetätigkeit an Schrank- und Regalflächen“ wird die vertikale Beleuchtungsstärke auf einer Höhe von 0,5 m bis 2,00 m gemessen. Die mittlere vertikale

Beleuchtungsstärke Ev sollte dabei mindestens 175 Lux betragen. Werden solche Tätigkeiten häufig und längere Zeit durchgeführt, wie z.B. in Bibliotheken oder Archiven, sollte die mittlere vertikale Beleuchtungsstärke Ev mindestens 300 Lux betragen.

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Zylindrische Beleuchtungsstärke Ez [lx]

Die zylindrische Beleuchtungsstärke Ez wird als Bewertungsgröße für das Beleuchtungsniveau vertikaler Flächen von räumlichen Gegenständen verwendet und ist auch ein Maß für den Helligkeitseindruck im Raum. Sie ist der Mittelwert der vertikalen Beleuchtungsstärken aus allen Raumrichtungen.

Voraussetzung für eine gute visuelle Kommunikation sind helle Gesichter die durch eine ausreichende vertikale Beleuchtungsstärke erzielt werden. Da sich die Ausrichtung der Gesichter verändert und bei Bürobeleuchtungen üblicherweise die vertikale Beleuchtungsstärke in den Raumrichtungen nahezu konstant bleibt, ist die zylindrische Beleuchtungsstärke eine geeignete Bewertungsgröße für diesen Zweck.

Die zylindrische Beleuchtungsstärke kann mit einem speziellen Beleuchtungsstärke-messgeräten mit integrierendem Photometerkopf direkt gemessen werden. Da diese Messgeräte häufig nicht vorhanden sind kann man sich näherungsweise auch mit vertikal messenden Beleuchtungsstärkemessgeräten behelfen.

Die zylindrische Beleuchtungsstärke Ez kann näherungsweise als arithmetisches Mittel der in den vier Raumrichtungen gemessenen vertikalen Beleuchtungsstärken Evi bestimmt werden.

Bei Beleuchtung mit Punktlichtquellen kann diese Methode gegenüber integrierenden Photometern zu großen Abweichungen führen.

Die mittlere zylindrische Beleuchtungsstärke Ez wird in einer Höhe von 1,20 m gemessen. Für die Arbeitsbereiche „Bildschirm- und Büroarbeit“ sowie „Besprechung“ mit einer mittleren

horizontalen Beleuchtungsstärke Eh bis 500 lx sollte Ez mindestens 175 Lux betragen. Darüber hinaus wird eine mittlere zylindrische Beleuchtungsstärke Ez von mindestens 0,33 x Eh gefordert. Für den Umgebungsbereich mit einer mittleren horizontalen Beleuchtungsstärke bis 300 lx sollte Ez mindestens 100 Lux betragen. Darüber hinaus wird eine mittlere zylindrische Beleuchtungsstärke Ez von mindestens 0,33 x Eh gefordert. Sofern die mittlere zylindrische Beleuchtungsstärke in einer Höhe von 1,20 m eingehalten wird, kann man davon ausgehen dass sie auch für stehende Mitarbeiter in einer Höhe von 1,65 m ausreicht.

Ez = (Ev1 + Ev2 + Ev3 + Ev4) / 4

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Halbzylindrische Beleuchtungsstärke Ehz [lx]

Die halbzylindrische Beleuchtungsstärke Ehz wird als Bewertungsgröße für ein gutes räumliches Sehvermögen im Außenbereich, insbesondere für die Erkennbarkeit von Gesichtern verwendet. Sie ist der Mittelwert aller vertikalen Beleuchtungsstärken Ev in einem Winkelbereich von -90 Grad bis +90 Grad um eine vertikale Achse. Die halbzylindrische Beleuchtungsstärke wird in einer Höhe von 1,5 m und für alle Blickrichtungen gemessen. In der Regel sind bei Wegen zwei und bei Plätzen vier Hauptrichtungen für die Bewertung ausreichend. Die halbzylindrische Messfläche spiegelt die menschliche Gesichtsform wieder. Eine entsprechend hohe halbzylindrische Beleuchtungsstärke soll dem subjektiven Gefühl der Unsicherheit und dem Kriminalitätsrisiko entgegen wirken.

Die halbzylindrische Beleuchtungsstärke kann mit einem speziellen Beleuchtungsstärke-messgeräten mit integrierendem Photometerkopf direkt gemessen werden. Da diese Messgeräte häufig nicht vorhanden sind kann man sich näherungsweise auch mit vertikal messenden Beleuchtungsstärkemessgeräten behelfen.

Die halbzylindrische Beleuchtungsstärke Ehz kann näherungsweise aus der in den drei Raumrichtungen gemessenen vertikalen Beleuchtungsstärken Evi bestimmt werden.

Bei Beleuchtung mit Punktlichtquellen kann diese Methode gegenüber integrierenden Photometern zu großen Abweichungen führen.

Ehz ~ 0,5 * Ev1 + 0,25 * (Ev2 + Ev3 )

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Wartungswert der Beleuchtungsstärke Ēm [lx]

Der Wartungswert der Beleuchtungsstärke Ēm ist der Wert, unter den die mittlere Beleuchtungsstärke Ē auf einer Fläche nicht sinken darf. Wird der Wert unterschritten, dann ist eine Wartung durchzuführen.

Für Arbeitsstätten in Innenräumen enthält die DIN EN 12462-1 Angaben zu den erforderlichen Wartungswerten der Beleuchtungsstärke für verschiedene Räume, Aufgaben oder Tätigkeiten.

Die DIN EN 12464-2 enthält diese Werte für Arbeitsplätze im Freien.

Neuwert der Beleuchtungsstärke Ēi [lx]

Der Neuwert der Beleuchtungsstärke Ēi ist die mittlere Beleuchtungsstärke Ē einer neuen Anlage. Mit zunehmendem Alter einer Anlage nimmt die Beleuchtungsstärke durch Alterung und Verschmutzung von Lampen, Leuchten und Räumen ab. Um diese Abnahme der Beleuchtungsstärke über den Wartungszeitraum zu kompensieren wird bei Neuanlagen ein höherer Wert für die Beleuchtungsstärke, der Neuwert der Beleuchtungsstärke Ēi, festgelegt. Der Lichtplaner erfasst den Zusammenhang mit dem Wartungswert der Beleuchtungsstärke Ēm über den Wartungsfaktor.

Wartungsfaktor

Nach DIN EN 12464-1 und DIN 12464-2 muss der Planer unter Berücksichtigung der Beleuchtungseinrichtung, der Umgebung und des festgelegten Wartungsplans den Wartungsfaktor individuell bestimmen. Der Wartungsfaktor hängt vom Alterungsverhalten der Lampen und der Vorschaltgeräte, den Leuchten, der Staub- und Schmutzbelastung der Umgebung und dem Wartungsplan ab. Der Wartungsplan beinhaltet sowohl die Intervalle für den Lampenwechsel, die Reinigung der Leuchten und des Raumes als auch die Reinigungsmethode.

Bei der Planung der Beleuchtungsanlage sind betriebsbedingte Einflüsse häufig nicht bekannt. Der Planer greift dann häufig auf Referenz-Wartungsfaktoren zurück:

0,8 für sehr saubere Räume, Anlagen mit geringer Nutzungsdauer 0,67 für saubere Räume, 3 jähriger Wartungszyklus (normales Büro) 0,57 für Innen- und Außenbeleuchtung, normale Verschmutzung, 3 jähriger Wartungszyklus 0,50 für Innen- und Außenbeleuchtung, starke Verschmutzung

Entgegen der individuellen Bestimmung des Wartungsfaktors birgt dieses Verfahren das Risiko, dass Beleuchtungsanlagen überdimensioniert werden.

Beispiel: Für einen Büroarbeitsplatz mit 500 lx Beleuchtungsstärke in einem Raum wäre bei 3 jährigem Wartungszyklus ein Neuwert von:

500 lx / 0,67 = 746,27 lx

zu installieren.

Detaillierte Informationen zur Bestimmung des Wartungsfaktors sind im kostenlosen Leitfaden zur DIN EN 12464-1 - Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen, auf der Website von

Licht.de zu finden.

Neuwert Ēi = Wartungswert Ēm / Wartungsfaktor

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Photometrisches Entfernungsgesetz

Wenn eine Lampe aus dem Mittelpunkt einer Kugel mit dem Lichtstrom Ф in den Raumwinkel Ω strahlt und der Radius der Kugel r ist, kann die Beleuchtungsstärke E der Fläche A gefunden werden, wenn der auffallende Lichtstrom Ф durch die bestrahlte Oberfläche A geteilt wird. Setzt man in die Gleichung die Definition für den Lichtstrom Ф = Raumwinkel Ω * Lichtstärke I und die Fläche A = Raumwinkel Ω • Quadrat des Kugelradius r2 ein, dann ergibt sich daraus die Gleichung für das photometrische Entfernungsgesetz auch als quadratisches Abstandsgesetz bekannt. Das photometrische Entfernungsgesetz sagt aus, dass die Beleuchtungsstärke mit dem Quadrat der Entfernung zwischen Lichtquelle und beleuchteter Fläche abnimmt.

In der Praxis hat das photometrische Entfernungsgesetz zur Folge, dass bei Verdoppelung des Beleuchtungsabstands die Anzahl der benötigten Leuchten quadratisch ansteigt, um die

gleiche Beleuchtungsstärke zu erhalten.

Beispiel: Eine Lampe wurde von der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) kalibriert und

brennt mit dem auf dem Prüfschein angegebenen Sollstrom für die gewünschte Farbtemperatur von 2856 K. Die Lichtstärke I der Lampe bei Sollstrom beträgt 140 cd.

Welche Beleuchtungsstärke E ergibt sich in 2,5 m Entfernung senkrecht auf die Fläche in der festgelegten Ausstrahlungsrichtung?

E = 140 cd / (2,5m)2 = 140 cd / 6,25 m² = 22,4 lx

Welche Beleuchtungsstärke E ergibt sich in 1,25 m Entfernung? E = 140 cd / (1,25m)² = 140 cd / 1,5625 m² = 89,6 lx

Daraus ist klar ersichtlich, dass bei Verdopplung des Abstandes nur noch ¼ der Beleuchtungsstärke vorhanden ist.

E = Ф / A = (Ω • I) / (Ω •r2) = I / r2

mit Ф = Ω • I und A = Ω •r2

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Licht trifft schräg auf eine Fläche

Ist die beleuchtete Fläche seitlich versetzt zur Lichtquelle, d.h. trifft der Strahl nicht senkrecht auf die Fläche auf, dann verringert sich die Beleuchtungsstärke. Wenn sich die Lichtquelle in der Höhe h über der horizontalen Ebene befindet und der Ausstrahlungswinkel α bezogen auf die Senkrechte ist, dann errechnet sich die horizontale Beleuchtungsstärke Eh und die vertikale Beleuchtungsstärke Ev zu

In der täglichen Praxis sind für Lichtquellen meist die Aufhänghöhe h über der horizontalen Ebene, der Lichtstrom I und der Ausstrahlungswinkel α bekannt.

Die Berechnung der horizontalen Beleuchtungsstärke Eh aus diesen Angaben erfordert eine Umformung der oberen Gleichung. Beispiel: Eine Lichtquelle strahlt mit einem Lichtstrom I von 200 cd und einem

Ausstrahlungswinkel α von 100 zum Lot auf eine Fläche. Die Höhe h der Lichtquelle über der Fläche ist 2 m. Die horizontale Beleuchtungsstärke Eh auf der Fläche ist:

Eh = I * cos3 α / h² = 200 cd * (cos 10°)³ / 2² m² = 200 cd * 0,9551 / 4 m² = 47,76 lx.

Eh = E * cos α

Ev = E * sin α = Eh * sin α / cos α = Eh * tan α

mit E = I / r² und r = h / cos α ergibt sich E = I / (h / cos α)² = I * cos² α / h²

Eh = E * cos α = I * cos³ α / h²

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Leuchtdichte L [cd/m²]

Die Leuchtdichte L gibt an welchen Helligkeitseindruck, das Auge von einer selbstleuchtenden oder beleuchteten Fläche A hat.

Die Leuchtdichte wird in der Außenbeleuchtung als Planungsgröße verwendet. Sie beschreibt die physiologische Wirkung des Lichts auf das Auge und ist die einzige sichtbare Lichtgröße.

Die Messung der Leuchtdichte kann entweder als Aufsatzmessung bei selbstleuchtenden Flächen oder auch als Distanzmessung bei selbstleuchtenden und beleuchteten Flächen durchgeführt werden. Zum Einsatz kommen dabei spezielle Leuchtdichtemessgeräte oder

für reine Orientierungsmessungen auch Beleuchtungsstärkemessgeräte mit Leuchtdichtevorsatz

Messkreis bei Distanzmessung

Bei der Distanzmessung werden in der Regel Leuchtdichtemessgeräte mit einem engen Messwinkel eingesetzt. Sie haben meist einen optischen Sucher, damit die zu messende Fläche anvisiert werden kann.

Der Durchmesser d des Messkreises kann aus dem Messwinkel α und dem Abstand x über die nachfolgende trigonometrische Funktion berechnet werden:

Beispiel: Ein Leuchtdichtemessgerät hat einen Messwinkel von 1° und kann von 1 m bis ∞ m messen. Geringerer Messabstände werden im Bereich von 51 cm bis 100 cm mit Nahlinse 1 und im Bereich von 34 cm bis 50 cm mit Nahlinse 2 realisiert. Welche Messkreisbereiche ergeben sich für die beiden Nahlinsen?

d = 2 * tan (α / 2) * x = 2 * tan (1° / 2) * x = 2 * 0,00873 * x = 0,01746 * x

Messabstand Messkreis Φ

Nahlinse 1 51 cm … 100 cm 8,9 mm … 17,46 mm Nahlinse 2 34 cm … 50 cm 5,94 mm … 8,73 mm

Leuchtdichte L = Lichtstärke I / Fläche A

d = 2 * tan (α / 2) * x

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Flicker

Flicker entsteht durch Spannungsschwankungen die zu Helligkeitsschwankungen des Lichts führen. Diese Schwankungen haben Einfluss auf die Gesundheit des Menschen und können Auslöser für epileptische Anfälle, Migräne, Müdigkeit, eingeschränkte Sehleistung, Ablenkung und Sehbehinderung sein.

Ein guter LED Treiber regelt Spannungsschwankungen aus und vermeidet Flicker. Der Flickerwert ist ein Maß für die Güte der Lampe oder Leuchte und sollte möglichst gering sein.

Die Messung des Flickers kann mit speziellen Flickermessgeräten oder mit Spektralphoto-metern die über diese Messfunktion verfügen, gemessen werden.

Prozentualer Flicker = 100% x (A-B) / (A+B)

Flicker Index = Fläche 1 / (Fläche 1 + Fläche 2)

Flicker Frequenz = 1 / t

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Grundbegriffe der Farbmetrik

Spektrale Leistungsverteilung SPD [mW/m²/nm]

Die spektrale Leistungsverteilung SPD stellt die Strahlungsleistung einer Lichtquelle für eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenband im sichtbaren Bereich dar. Sie gibt Aufschluss über die Farbcharakteristik einer Lichtquelle und kann für den Vergleich der Farbzusammensetzung unterschiedlicher Lichtquellen verwendet werden.

Nachfolgend sind Beispiele für spektrale Leistungsverteilung verschiedenen Lichtquellen dargestellt.

Die spektrale Leistungsverteilung wird mit einem Spektralphotometer gemessen.

LED kaltweiß, CCT = 7439 K, Ra = 80,0 LED warmweiß, CCT = 2707 K, Ra = 81,2 LED neutralweiß, CCT = 4362 K, Ra = 89,9

Tageslicht Nachmittag, CCT = 5319 K, Ra = 99,2 Tageslicht Abend, CCT = 8819 K, Ra = 95,3 Tageslicht Abend Fenster, CCT = 8319 K, Ra = 98,3

Halogen + UV Stop, CCT = 2646 K, Ra = 99,0 Halogen , CCT = 2714 K, Ra = 99,0 Glühbirne, CCT = 2634 K, Ra = 99,8

TL8 840, CCT = 3781 K, Ra = 82,9 Energiesparlampe, CCT = 2702 K, Ra = 82,2 Strassenleuchte, CCT = 1523 K, Ra = 2,2

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Farbkoordinaten x, y [CIE 1931] / u, v [CIE 1960] / u', v' [CIE 1976)

Farbkoordinaten sind ein Maß um eine Farbe bzw. den zur Farbe gehörigen Farbort im CIE Normfarbsystem präzise zu definieren. Das menschliche Auge hat Sinneszellen für die Wahrnehmung der drei Primärfarben Rot, Grün und Blau. Die spektralen Augenempfindlichkeitskurven wurden 1931 von der CIE für den Normalbeobachter ermittelt und zeigen die Empfindlichkeit für die einzelnen Wellenlängenbereiche. Basierend auf dieser Spektralwertfunktion definierte das CIE das Normfarbwertsystem XYZ in dem jede Farbe durch die Normfarbwertanteile x, y, z beschrieben wird. Die Darstellung erfolgt in einem zweidimensionalen Diagramm über die Koordinaten x,y. Die dritte Komponente z kann über den Zusammenhang z = 1-x-y errechnet werden. Verschiedene CIE Farbsysteme sind CIE 1931 (x,y), CIE 1960 (u,v), CIE 1976 (u‘,v‘).

Die Farbkoordinaten einzelner Lichtquellen werden für die verschiedenen Farbsysteme mit einem Spektralphotometer gemessen.

Farbwiedergabe

Die Farbe eines Körpers entsteht durch Teilreflexion des Spektrums der beleuchtenden Lichtquelle. Fehlen Bereiche im Spektrum, dann können diese Farbanteile auch nicht reflektiert bzw. gesehen werden. Ist die Intensität über den Spektralbereich nicht gleich groß, dann werden Farbanteile mit höherer Intensität verstärkt bzw. mit niedrigerer Intensität abgeschwächt. Ändert man das Spektrum des einfallenden Lichts, z.B. durch Verwendung anderer Lampentechnologien, dann ändert sich auch das farbliche Erscheinungsbild des betrachteten Gegenstands.

Die Farbwiedergabeeigenschaft einer Lichtquelle kann nicht über die Farbtemperatur oder die Farbkoordinaten beschrieben werden, da zwei verschiedenen Lichtquellen für beide Größen identische Werte haben können, sich aber dennoch die Farberscheinung der beleuchteten Gegenstände unterscheidet. Die Farbwiedergabeeigenschaft einer Lichtquelle kann nur über den Farbwiedergabeindex Ra definiert werden.

Je nach Sehaufgabe schreiben die lichttechnischen Normen dieses Gütemerkmal der Beleuchtung vor. Für hochwertige Sehaufgaben, bei denen es auf die Farbwiedergabe ankommt, wie z.B. Druck- und Grafikgewerbe, Museen und Galerien, Mode- und Textilwirtschaft, Friseur- und Kosmetiksalons, zahn- und hautärztliche Behandlungsplätze, Lebensmitteltheken (Fleisch, Obst, Gemüse), muss auf das Lichtspektrum der Lichtquelle besonders geachtet werden

Die Güte der Farbwiedergabe, d.h. der Farbwiedergabeindex sowie Farbort und Farbtemperatur werden mit einem Spektralphotometer gemessen.

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Lichtfarbe

Die Farbtemperatur ist ein Maß, um einen jeweiligen Farbeindruck einer Lichtquelle quantitativ zu bestimmen. Die Farbtemperatur ist definiert als die Temperatur eines Schwarzen Körpers, des sogenannten Planckschen Strahlers, die zu einer bestimmten Farbe des Lichts, das von dieser Strahlungsquelle ausgeht, gehört. Konkret ist es die Temperatur, deren Lichtwirkung bei gleicher Helligkeit und unter festgelegten Beobachtungsbedingungen der zu beschreibenden Farbe am ähnlichsten ist (Englisch: correlated colour temperature = ähnlichste Farbtemperatur).

Correlated Colour Temperature

(Quelle: Wikimedia Commons - Holek -Color temperature.svg)

Die Lichtfarbe einer Lampe ergibt sich aus der spektralen Zusammensetzung und wird vereinfacht durch die Farbtemperatur TCP des ausgesandten Lichtes charakterisiert. TCP wird in Kelvin (K) angegeben. Die Lichtfarbe des Tageslichtes wird als weiß bezeichnet und enthält alle Wellenlängen im sichtbaren Bereich.

In der nachfolgenden Tabelle sind beispielhaft Farbtemperaturbereiche für verschiedene Lichtquellen angegeben.

Lichtquelle Farbtemperatur [K]

Kerzen 1900 … 2500

Lampen mit Wolfram Glühfaden 2700 … 3200

TL-Leuchtstofflampen 2700 … 6500

Natriumdampf-Hochdrucklampen (SON) 2000 … 2500

Halogen-Metalldampflampen 3000 … 5600

Quecksilberdampf-Hochdrucklampen 3400 … 4000

Mondlicht 4100

Sonnenlicht 5000 … 5800

Tageslicht (Sonne + klarer Himmel) 5800 … 6500

Bewölkter Himmel 6000 … 6900

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Die Lichtfarbe künstlicher Lichtquellen ist nach DIN EN 12464, Teil 1 und Teil 2 in drei Gruppen eingeteilt. Je nach überwiegenden spektralen Farbanteilen wird unterschieden in:

Lichtfarbe Ähnlichste Farbtemperatur TCP [K]

Farbanteil Lampenbeispiele

warmweiß (ww)

< 3300 überwiegend rot Glühlampen, Natrium-Dampflampen, Leuchtstofflampen

neutralweiß (nw)

3300 … 5300 ausgewogen rot, blau, grün

Halogen-Metalldampflampen, Leuchtstofflampen

tageslichtweiß (tw)

> 5300 überwiegend blau Quecksilberdampf-Hochdrucklampen Leuchtstofflampen

Farbwiedergabeindex nach DIN 6169

Der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra ist ein Maß für die Farbwiedergabeeigenschaft von Lampen, dessen theoretischer Maximalwert 100 beträgt. Je höher der Farbwiedergabeindex, desto besser ist die Farbwiedergabeeigenschaft der Lampe. Möglichst naturgetreue Farbwiedergabe wird durch den Einsatz von Lampen mit Ra > 90 erzielt. Ra ist der arithmetische Mittelwert der Farbabweichung der Testfarben 1…8 (DIN 6169).

14 Testfarben nach DIN 6169 (Quelle: Wikimedia Commons – chris828 - DIN Test 6169.svg)

In Verbindung mit LED Lampen wird häufig auch noch der Farbwiedergabeindex R9 für gesättigtes Rot betrachtet, da weiße LEDs technologiebedingt Schwächen im Spektrum haben.

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In DIN EN 12464 ist die Farbwiedergabeeigenschaft von Lampen zur Beleuchtung für verschiedene Raumarten und Tätigkeiten definiert.

Ra Farbwiedergabe Lampenbeispiele Anwendung

> 90 ausgezeichnet Halogen-Metalldampflampen De-Luxe-Leuchtstofflampen Halogenglühlampen, hochwertige LED

Grafisches Gewerbe, Museen, Textil- und Lederwarenverkaufs- räume, Friseur- / Kosmetiksalons, zahnärztlicher Behandlungsplatz

80 … 89 gut Halogen-Metalldampflampen Leuchtstofflampen LED

Verwaltungsgebäude, Schulen, Industrie- und Sporthallen

70 … 79 mittel LED

60 … 69 mittel Halogen-Metalldampflampen für Straßenbeleuchtung

Straßenbeleuchtung

40 … 59 mangelhaft Quecksilberdampf-Hochdrucklampen

Gröbere Industriearbeiten

20 … 39 mangelhaft Natriumdampf-Hochdrucklampen

Innenbereich nur in Ausnahmen

Farbbezeichnung von Lampen

Die Farbwiedergabeeigenschaft von Lampen wird herstellerunabhängig gemeinsam mit der Farbtemperatur in einem dreistelligen Code definiert.

Farbwiedergabe Farbtemperatur 1.Ziffer Ra-Bereich 2. und 3. Ziffer Tn 9 90 - 100 27 2700 K 8 80 - 89 30 3000 K 7 70 - 79 40 4000 K 6 60 - 69 50 5000 K 5 50 - 59 60 6000 K 4 40 - 49 65 6500 K

Beispiel: Eine Leuchtstoffröhre von Osram hat die Bezeichnung T8 L 18W/965 LUMILUX DE LUXE Daylight G13. Die Angabe 965 beschreibt die Farbwiedergabeeigenschaft Ra von 90 bis 100 und die Farbtemperatur von 6500 K.

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Auswahlkriterien für Beleuchtungsstärke- und Leuchtdichtemessgeräte

Klasseneinteilung

Die DIN 5032 Teil 7 definiert für Beleuchtungsstärke- und Leuchtdichtemessgeräte je 4 Klassen mit je 16 Merkmalen und den zugehörigen Fehlergrenzen. Die Klasseneinteilung ist wie folgt:

Klasse L : Geräte mit höchster Genauigkeit (Labormessung) Klasse A : Geräte mit hoher Genauigkeit Klasse B : Geräte mit mittlerer Genauigkeit Klasse C : Geräte mit geringerer Genauigkeit (Orientierungsmessung)

Sinn und Zweck dieser Normierung ist die Beschreibung der erreichbaren Messgenauigkeit über einen Wert und somit eine einfache Vergleichsmöglichkeit der Güte dieser Geräte. Ein klassifiziertes Gerät muss alle Merkmale berücksichtigen und darf mit allen seinen Einzelfehlern und dem Gesamtfehler die in der Klasse genannten Fehlergrenzen nicht überschreiten. Die Summe aller zugelassenen Einzelfehler ist größer als der zugelassenen Gesamtfehler, der jedoch nicht überschritten werden darf und die Messunsicherheit des zum Kalibrieren verwendeten Normals beinhaltet.

Es empfiehlt sich vor der Anschaffung eines Messgeräts zu überprüfen ob die Klassenangabe für alle 16 Merkmale gemacht ist oder nur für einzelne Merkmale gilt.

In der nachfolgenden Tabelle sind einige Merkmale und die zugehörigen Fehlergrenzen für die einzelnen Klassen aufgeführt.

Merkmal Bezeichnung Fehlergrenzen für Messgeräte der Klasse DIN 5032-6 L A B C V(λ)-Anpassung f1 1,5 % 3 % 6 % 9 % Cos-getreue Bewertung f2 1,5 % 3 % 6 % Linearitätsfehler f3 0,2 % 1 % 2 % 5 % Abgleichfehler f11 0,1 % 0,5 % 1 % 2 % Gesamtfehler fges 3 % 5 % 10 % 20 %

Die einzelnen Begriffe, Eigenschaften und deren Kennzeichnung sind für Photometer in der DIN 5032 Teil 6 definiert. V(λ)-Anpassung f1 Die spektrale Empfindlichkeit des Empfängers muss der genormten spektralen Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges V(λ) entsprechen. Damit wird sichergestellt, dass das Messgerät die Helligkeit so bewertet, wie sie das menschliche Auge empfindet. In der Praxis wird diese Anpassung bei präzisen Geräten durch Vollfilterung oder Partialfilterung erzielt. Einfachere Messgeräte arbeiten mit Korrekturfaktoren für verschiedene Lichtarten. Diese Methode funktioniert lediglich mit hinreichender Genauigkeit wenn das Spektrum der Lichtart bekannt und konstant ist.

Eine sehr gute V(λ)-Anpassung mit Filtern sorgt dafür, dass das Messgerät für die Messung aller verschiedenen Lampenarten, auch Leuchtstofflampen und LED geeignet ist.

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Cos-getreue Bewertung f2

Der Empfänger eines Beleuchtungsstärkemessgeräts berücksichtigt, dass die Helligkeit einer planen Messfläche proportional dem Kosinus des Lichteinfallswinkels ist. Bei senkrechtem Lichteinfall ist die Helligkeit am größten, bei einem seitlichen Lichteinfall von 90° ist die Helligkeit gleich null.

Linearitätsfehler f3 Die Linearität eines Beleuchtungsstärke oder Leuchtdichtemessgeräts ist die Eigenschaft, dass der Anzeigewert sich proportional zu der zu messenden photometrischen Größe verhält. Den Zusammenhang zwischen den beiden Größen nennt man auch Kennlinie des Photometers. Die Linearität hängt im Wesentlichen von den eingesetzten Sensoren ab, die sich nicht immer linear über den gesamten Messbereich verhalten. Eine Kompensation des Fehlers erfolgt bei heutigen Geräten meist über die Gerätefirmware. Abgleichfehler f11 Der Abgleichfehler ist ein systematischer Fehler der entsteht wenn von einem Messbereich A in den nächsthöheren Messbereich B umgeschaltet wird und sich der Anzeigewert verändert. Die Fehlerursache ist meist mangelnde Sorgfalt beim Abgleich der einzelnen Messbereiche. Gesamtfehler fges Der Gesamtfehler ist kleiner als die Summe aller zugelassenen Einzelfehler und beinhaltet die Messunsicherheit des zum Kalibrieren verwendeten Normals.

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Messbereich und Anzeigeauflösung Der Messbereich wird über Anfangs- und Endwert, d.h. über seine Grenzen, definiert. Die Differenz zwischen beiden Werten wird auch Messspanne genannt. Für den Messbereich wird in der Regel eine garantierte Fehlergrenze angegeben. Bei Messgeräten mit mehreren Messbereichen sind auch unterschiedliche Fehlergrenzen pro Messbereich zulässig.

Die Anzeigeauflösung im Messbereich sollte mindestens um den Faktor 100 größer sein als der zu messende Wert, da damit die auflösungsbedingte Messunsicherheit auf 1 % begrenzt wird.

Vorteilhafte Eigenschaften

Durch Auswahl eines klassifizierten Beleuchtungsstärke- oder Leuchtdichtemessgeräte wird zunächst die Qualität der Messung sichergestellt. Anwendungsbedingt sind jedoch häufig noch weitere Eigenschaften von Vorteil und sollten beim Kauf berücksichtigt werden.

Eine Displaybeleuchtung erleichtert die Ablesbarkeit in dunkler Umgebung und sollte während der Messung abgeschaltet sein um Störeinflüsse zu vermeiden. Besonders hilfreich ist diese Eigenschaft sowohl bei der Messung von Sicherheits-, Antipanik- und Ersatzbeleuchtungen als auch beim Einsatz in Lichtlabors.

Eine Stativbuchse am Messkopf oder Messgerät ermöglicht sowohl eine exakte Einstellung von definierten Abständen und Höhen als auch den Einsatz in festen Aufbauten.

Ein Leuchtdichtevorsatz für Beleuchtungsstärkemessgeräte oder auch ein Messkopf zur Aufsatzmessung sowie ein Reflexionsstandard zur Beleuchtungsstärkemessung für ein Leuchtdichtemessgerät zur Distanzmessung erweitern den Funktionsumfang eines Messgeräte auf einfache Weise.

Eine USB Schnittstelle ermöglicht den rechnergestützten Einsatz und die Versorgung des Messgeräts im Dauerbetrieb. Sowohl die Messgerätesteuerung als auch die Erfassung, Darstellung und Speicherung der Messwerte ist mit einer geeigneten Software möglich, die sich sinnvollerweise im Lieferumfang befinden sollte. Für die Einbindung des Messgeräts in eigene Anwendungen ist ein offenes, dokumentiertes Schnittstellenprotokoll mit Applikationsbeispiel von Vorteil.

Ein Kalibrierprotokoll bescheinigt zum Beispiel, dass das Messgerät unter Beachtung eines Qualitätssicherungssystems nach DIN EN ISO 9001 abgeglichen wurde, die dafür eingesetzten Messeinrichtungen der Prüfmittelüberwachung unterliegen und bei Auslieferung die zugesicherten Spezifikationen und Toleranzen eingehalten wurden. Vorteilhaft ist es auch, wenn ein Sollwert angelegt und der zugehörige Istwert protokolliert wurde.

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Kalibrierpflicht von Messmitteln

Sobald Messgerät zur Qualitätssicherung, Abnahmeprüfung und Begutachtung eingesetzt werden besteht in der Regel eine Pflicht zur Kalibrierung. Genau Anforderungen sind in den jeweiligen Fachnormen enthalten.

Die Norm für Qualitätsmanagementsysteme DIN EN ISO 9001:2008 legt in Abschnitt 7.6 wesentliche Anforderungen zur Überwachung von Messmitteln fest, soweit diese zur Sicherstellung gültiger Ergebnisse und damit einer gleichbleibenden Produktqualität eingesetzt werden.

In festgelegten Zeitabständen sind Messmittel durch Kalibrierung auf die nationalen Normale zurückzuführen, bei Bedarf zu justieren und so zu kennzeichnen, dass der Kalibrierstatus erkennbar ist. Wird bei der Kalibrierung festgestellt, dass das Messmittel die Anforderungen nicht erfüllte, muss das Unternehmen die Gültigkeit früherer Messergebnisse bewerten und geeignete Maßnahmen bezüglich des Messmittels und aller betroffenen Produkte ergreifen.

Regelmäßige Kalibrierung sichert somit die Produkt- oder Dienstleistungsqualität auf Basis von international vergleichbaren Messergebnissen. Dies schafft Rechtssicherheit hinsichtlich der Produkthaftung sowie für Abnahmeprüfungen und Begutachtungen. Zur Rekalibrierung von Messmitteln, die wiederum als Normale zur Überwachung weiterer Mess- und Prüfmitteln dienen, ist wegen der sichergestellten Rückführung auf nationale Normale eine DAkkS Kalibrierung zu empfehlen.

Ausführliche Informationen sind im Fachbeitrag „Kalibrieren von Messmittel“ auf www.gossen-photo.de unter Lichtmesstechnik – Service – Kalibrierung zusammengefasst. Dort sind auch Informationen über Musterkalibrierscheine, Kalibrierbereiche, DAkkS Akkreditierung und DAkkS Kalibriergrößen des GOSSEN Lichtlabors enthalten.

GOSSEN Lichtlabor

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Welches Messgerät für welche Messgröße?

GOSSEN Lichtmessgeräte können vielfältige Messgrößen erfassen. In der nachfolgenden Tabelle sind die einzelnen Messgrößen den jeweiligen Messgerät zugeordnet. Sofern man optionales Zubehör zum Grundgerät benötigt, dann ist dies ebenfalls aufgeführt.

Messgeräte für Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte

Messgröße / Messgerät Beleuchtungsstärke [lx] Leuchtdichte [cd/m²] -

Aufsatzmessung Leuchtdichte [cd/m²] -

Distanzmessung

MAVOLUX 5032 C BASE ■ Klasse C

MAVOLUX 5032 C USB ■ Klasse C

+ Leuchtdichtevorsatz nicht empfohlen!

+ Leuchtdichtevorsatz Messwinkel ca. 15°

MAVOLUX 5032 B USB ■ Klasse B

+ Leuchtdichtevorsatz nicht empfohlen!

+ Leuchtdichtevorsatz Messwinkel ca. 15°

MAVO-MONITOR USB ■ Klasse B

MAVO-SPOT 2 USB + Reflexionsstandard + Messkopf für Aufsatzmessung

■ Klasse B

GOSSEN Leuchtdichtemessgeräte

MAVO-SPOT 2 USB MAVO-MONITOR USB

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Spektralphotometer

Messgerät / Messgröße MAVOSPEC MAVOSPEC BASE

Beleuchtungsstärke [lx] ■ ■

Spektrale Leistungsverteilung [mW/m²/nm] ■ ■

Farbort, Farbkoordinaten x,y [CIE 1931] ■ ■

Farbort, Farbkoordinaten u,v [CIE 1960] ■ ■

Farbort, Farbkoordinaten u‘,v‘ [CIE 1976] ■ ■

Farbtemperatur [K] - CCT ■ ■

Farbwiedergabeindex Ra, R1…R14- CRI ■ ■ + R15

Flicker ■

Peakwellenlänge ■ ■

Dominante Wellenlänge + GL SpectroSoft ■

Farbreinheit + GL SpectroSoft ■

Leuchtdichte [cd/m²] - Aufsatzmessung + MAVOPROBE 1.0

Leuchtdichte [cd/m²] - Distanzmessung + MAVOPROBE 1.0

Lichtstrom Φ [Lumen, lm] + MAVOSPHERE

Lichtstärke I [Candela, cd] + GL SpectroSoft Pro

Farbortfehler + GL SpectroSoft

Binning von Leuchtdioden + GL SpectroSoft Pro

Metamerie Indizes + GL SpectroSoft Pro

MacAdam Ellipsen + GL SpectroSoft Pro

Transmission + Reflexion + GL SpectroSoft Pro

weiteres Zubehör

Abnahme von Abmusterungsplätzen ISO 3664 + GL SpectroSoft Pro

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GOSSEN Spektralphotometer

MAVOSPEC

MAVOSPEC BASE

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Welches Messgerät für welche Applikation?

GOSSEN Lichtmessgeräte haben vielfältige Einsatzgebiete. In der nachfolgenden Tabelle sind einige davon, in Verbindung mit den jeweiligen Normen und den darin enthaltenen Anforderungen an die Messgeräte aufgeführt.

Medizintechnik – DIN 6868 – 157 Abnahme- und Konstanzprüfung nach RöV an Bildwiedergabesystemen in ihrer Umgebung

Abnahmeprüfung von Bildwiedergabesystemen Leuchtdichte Klasse B, DIN 5032-7, Werkskalibrierung

MAVO-SPOT 2 USB + Werkskalibrierschein

Konstanzprüfung von Bildwiedergabesystemen Messverfahren A - Leuchtdichte Klasse B, DIN 5032-7, Werkskalibrierung

MAVO-SPOT 2 USB + Werkskalibrierschein

Messverfahren B – Beleuchtungsstärke 1 lx … 1000 lx Messunsicherheit < 10 % , Wiederholpräzision < 5 % MAVOLUX 5032 B USB / C USB / C BASE

Messverfahren B - Leuchtdichte Klasse B, DIN 5032-7, Werkskalibrierung

MAVO-MONITOR USB + Werkskalibrierschein

Bestandsschutz für DIN V 6868 – 57 Verlängerung Prüfintervall für Schleierleuchtdichte und Maximalkontrast von 3 auf 6 Monate -

MAVO-MAX

Prüfung der Raumbeleuchtung (Raumklassen) Beleuchtungsstärke 1 lx … 1000 lx Messunsicherheit < 10 %, Wiederholpräzision < 5 % MAVOLUX 5032 B USB / C USB / C BASE

Beleuchtungsstärke über Leuchtdichte Klasse B, DIN 5032-7, Reflexionsstandard

MAVO-SPOT 2 USB + Reflexionsstandard

Kontinuierliche Raumlichtüberwachung RK1, RK2, RK5 MAVO-MAX RK1 / RK2 / RK5 Anforderungen aus der DIN EN 12464-1 Lichtfarbe (CCT), Farbwiedergabe (Ra) MAVOSPEC BASE / MAVOSPEC

Beleuchtung von Arbeitsstätten – Arbeitsstätten in Innenräumen DIN EN 12464-1

Beleuchtung von Arbeitsstätten – Arbeitsplätze im Freien DIN EN 12464-2 Technische Regeln für Arbeitsstätten

– Beleuchtung – ASR A3.4 – Sicherheitsbeleuchtung, optische Sicherheitsleitsysteme – ASR3.4/3

Beleuchtungsstärke MAVOLUX 5032 B USB / C USB / C BASE Leuchtdichte, Blendung, Kontrast MAVO-SPOT 2 USB Lichtfarbe (CCT), Farbwiedergabe (Ra) MAVOSPEC BASE / MAVOSPEC

Notbeleuchtung – DIN EN 1838 Sicherheits-, Antipanik- und Ersatzbeleuchtung mindestens 0,5 … 1 lx, Messunsicherheit < 10 % MAVOLUX 5032 B USB

Sicherheitszeichen - Leuchtdichte + Kontrast Fehlertoleranz < 10 % MAVO-SPOT 2 USB

Farbwiedergabe (Ra) MAVOSPEC BASE, MAVOSPEC

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Sportstättenbeleuchtung – DIN EN 12193 Beleuchtungsstärke - Homogene Ausleuchtung MAVOLUX 5032 B USB / C USB / C BASE Leuchtdichte - Blendung, Lichtimmission MAVO-SPOT 2 USB Lichtfarbe (CCT), Farbwiedergabe (Ra) MAVOSPEC BASE, MAVOSPEC

Straßenbeleuchtung – DIN EN 13201 Beleuchtungsstärke horizontal, vertikal, halbsphärisch, halbzylindrisch, kalibriertes Messgerät -

Leuchtdichte - 2‘ vertikaler Messwinkel, 20‘ horizontaler Messwinkel, kalibriertes Messgerät -

Lichtfarbe (CCT), Farbwiedergabe (Ra) MAVOSPEC BASE, MAVOSPEC

Beleuchtung von Fußgängerüberwegen mit Zusatzbeleuchtung – DIN 67523 Anlagen zur Verkehrssteuerung – Warn- und Sicherheitsleuchten - DIN EN 12352

Beleuchtungsstärke kalibriertes Messgerät

MAVOLUX 5032 B USB / C USB / C BASE + Werkszertifikat

Leuchtdichte kalibriertes Messgerät

MAVO-SPOT 2 USB + Werkszertifikat

Lichtfarbe (CCT), Farbwiedergabe (Ra) MAVOSPEC BASE, MAVOSPEC

Beleuchtung von Straßentunneln und Unterführungen – DIN 67524 Evakuierungsbeleuchtung in Straßentunneln – DIN EN 16276

Beleuchtungsstärke MAVOLUX 5032 B USB / C USB / C BASE Leuchtdichte -

Beleuchtung von Schleusenanlagen – DIN 67500 Beleuchtungsstärke MAVOLUX 5032 B USB / C USB / C BASE

Energieverbrauchskennzeichnung von elektrischen Lampen und Leuchten - EU Verordnung Nr. 874/2012 - Energielabeling

Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Haushaltslampen mit ungebündeltem Licht - EU Verordnung Nr. 244/2009 - Ökodesign

Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Lampen mit gebündeltem Licht, LED-Lampen und dazugehörigen Geräten - EU Verordnung Nr. 1194/2012 - Ökodesign

Lichtfarbe (CCT), Farbwiedergabe (Ra) MAVOSPEC BASE, MAVOSPEC Lichtstrom MAVOSPEC + MAVOSPHERE

Lichtimmission - Messung und Beurteilung - Bundes-Immissionschutz-Gesetz BimSchG Raumaufhellung – Auflösung 0,01 lx Messunsicherheit < 10 % MAVOLUX 5032 B USB

Blendung - 0,01 cd/m2 bis 106 cd/m2 Klasse B, DIN 5032-7, Gesamtfehler < 15 % [MAVO-SPOT 2 USB]

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Norm der Medizintechnik

DIN 6868-157 Abnahme- und Konstanzprüfung von Bildwiedergabesystemen

DIN 6868-157: Sicherung der Bildqualität in röntgendiagnostischen Betrieben - Teil 157: Abnahme- und Konstanzprüfung nach RöV an Bildwiedergabesystemen in ihrer Umgebung

Die Bildqualität von Bildwiedergabesystemen ist entscheidend für die anschließende Befundung. Bildwiedergabesysteme sind deshalb bei der Installation einer Abnahmeprüfung und halbjährlich einer messtechnischen Konstanzprüfung zu unterziehen. Zusätzlich ist das Raumumgebungslicht zu messen und zu überprüfen ob die Anforderungen an die Raumklassen eingehalten werden. Bei dimmbarer Beleuchtung ist eine Anzeige, dass sich das Raumumgebungslicht innerhalb der zulässigen Grenzen für die Befundung befindet, von Vorteil.

Für die Abnahme- und Konstanzprüfung werden ein Leuchtdichtemessgerät und ein Beleuchtungs-stärkemessgerät benötigt. In beiden Messverfahren muss das jeweilige Leuchtdichtemessgerät mit einem Werkskalibrierzertifikat ausgestattet sein, für das Beleuchtungsstärkemessgerät ist die vorgegebene Spezifikation einzuhalten. Ein Raumlichtsensor für die jeweilige Raumklasse wird zur kontinuierlichen Überwachung der Einhaltung des Bereichs eingesetzt. Er signalisiert die Einhaltung des Bereichs über eine grüne LED.

Detaillierte Anforderungen hinsichtlich der einzusetzenden Messgeräte und der Messverfahren sind in der DIN 6868-157 enthalten. Eine Zusammenfassung der erforderlichen Messgerätespezifikationen ist im vorhergehenden Kapitel dieses Kompendiums zu finden.

GOSSEN bietet einen speziellen DIN 6868-157 Messkoffer an, der das MAVO-SPOT 2 USB und das MAVOLUX 5032C BASE sowie die zugehörigen Werkszertifikate enthält. Für die kontinuierliche Überwachung des Raumumgebungslichts auf Einhaltung der Raumklassen kann der MAVO-MAX RK1 oder RK2 (RK5) eingesetzt werden.

DIN 6868-157 Koffer MAVO-SPOT 2 USB MAVOLUX 5032C BASE MAVO-MAX RK1

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Normen für die Beleuchtung von Arbeitsstätten

Grundlage für die Auslegung der Beleuchtung von Arbeitsstätten sind die DIN Normen, die eine nationale Version der europäischen DIN EN Normen sind. Sie legen quantitative und qualitative Anforderungen an die Güte der Beleuchtungsanlage fest. Normen geben in der Regel den Stand der Technik wieder, haben empfehlenden Charakter und werden als Grundlage für Verträge und Rechtsstreite herangezogen. Normen sind nicht frei zugänglich und können beim Beuth Verlag www.beuth.de bezogen werden.

DIN EN 12464-1 Arbeitsstätten in Innenräumen

Diese Norm behandelt die Anforderungen an die Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen in Bezug auf Sehleistung und Sehkomfort für alle üblichen Sehaufgaben, einschließlich der Sehaufgaben am Bildschirm.

Sie legt für die meisten Arbeitsplätze und deren zugehörigen Flächen die Anforderungen an die Beleuchtung hinsichtlich Quantität und Qualität fest. Um den Planern möglichst viele Freiheitsgrade für innovative Beleuchtungssysteme zu lassen, werden keine spezifischen Lösungen vorgeschrieben. Die Beleuchtung kann mit Tageslicht, künstlichem Licht oder einer Kombination aus beidem erfolgen. Zusätzlich zur Beleuchtungsstärke beschreibt die Norm weitere quantitative und qualitative Gütemerkmale für die Umsetzung eines guten Lichtklimas. Dazu zählen Leuchtdichteverteilung, Beleuchtungsstärke, Blendung, Lichtrichtung, Lichtfarbe und Farbwiedergabe, Flimmern und Tageslicht.

Der Abschnitt 5 der Norm legt in seinen Tabellen detailliert die Beleuchtungsanforderungen für Räume (Bereiche), Aufgaben und Tätigkeiten fest. Darin enthalten sind Wartungswert der Beleuchtungsstärke, UGR-Grenzwert für die Blendung, Farbwiedergabe-Index und weitere Anmerkungen für Ausnahmen und Besonderheiten.

Für Büroarbeitsplätze gelten beispielsweise folgende Vorgaben:

Raum, Aufgabe, Tätigkeit Ēm UGRL Ra Bemerkungen

Ablegen, Kopieren, Verkehrszonen 300 19 80

Schreiben, Lesen, Datenverarbeitung 500 19 80 Bildschirmarbeit spezielle Regeln

CAD-Arbeitsplätze 500 19 80 Bildschirmarbeit spezielle Regeln

Konferenz- und Besprechungsräume 500 19 80 Beleuchtung sollte regelbar sein

Empfangstheke 300 22 80

Archive 200 25 80

Es gibt Bereiche mit speziellen Anforderungen an die Farbwiedergabe Ra > 90, die beim Einsatz von LED Beleuchtung zu beachten sind.

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DIN EN 12464-2 Arbeitsplätze im Freien

Diese Norm behandelt die Anforderungen an die Beleuchtung von Arbeitsstätten und Arbeitsplätzen im Freien in Bezug auf Sehleistung und Sehkomfort für alle üblichen Sehaufgaben.

Sie ist wie die DIN EN 12464-1 aufgebaut und macht vergleichbare Anforderungen an die Beleuchtung, die sich jedoch insbesondere auf die Sehaufgabe bei Nacht konzentrieren.

Der Abschnitt 5 der Norm legt in seinen Tabellen detailliert die Beleuchtungsanforderungen für Bereiche, Aufgaben und Tätigkeiten fest. Darin enthalten sind Wartungswert der Beleuchtungsstärke, Mindestwert der Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke U0, Grenzwert der Blendungsbewertung GRL, Farbwiedergabe-Index und weitere Anmerkungen für Ausnahmen und Besonderheiten.

DIN EN 1838 Notbeleuchtung

Die Notbeleuchtung wird aktiv, wenn die allgemeine künstliche Beleuchtung ausfällt und muss deshalb mit einer unabhängigen Stromquelle gespeist werden. Sie ist ein Oberbegriff für Ersatzbeleuchtung und Sicherheitsbeleuchtung die sich in Sicherheitsbeleuchtung für Rettungswege, Antipanikbeleuchtung und Sicherheitsbeleuchtung für Arbeitsplätze mit besonderer Gefährdung aufteilt.

Das Ziel der Sicherheitsbeleuchtung ist es, bei allgemeinem Stromausfall potentiell gefährliche Arbeitsabläufe oder Situationen sicher zu beenden, eine Stelle zu erreichen, von der ein Rettungsweg eindeutig als solcher erkannt werden kann und diesen zu benutzen um das Gebäude oder den Bereich sicher zu verlassen. Im Gegensatz dazu steht die Ersatzbeleuchtung, die es ermöglicht notwendige Tätigkeiten unverändert fortzusetzen.

Die DIN EN 1838 legt die Mindestwerte für die Planung und Installation der Notbeleuchtung und über die gesamte Betriebsdauer fest.

Beispielhaft sind in der nachfolgenden Tabelle die Anforderungen der Sicherheitsbeleuchtung an die Beleuchtungsstärke zusammengestellt. Weitere Angaben hinsichtlich der Breite oder Gleichmäßigkeit der Beleuchtung sind der Norm zu entnehmen.

Sicherheitsbeleuchtung Beleuchtungsstärke Farbwiedergabeindex Erste Hilfe Stellen E > 5 lx * Ra > 40 ** Brandbekämpfungs- oder Meldeeinrichtungen E > 5 lx * Ra > 40 **

Rettungsweg E > 1 lx * Ra > 40 **

Antipanikbeleuchtung E > 0,5 lx * Ra > 40 **

Arbeitsplatz mit besonderer Gefährdung

E > 15 lx und E > 10 % des Wartungswerts der für die Aufgabe benötigen Beleuchtungsstärke

Ra > 40 **

* Die Messung erfolgt am Boden bis zu einer maximalen Höhe von 20 mm. ** Um Sicherheitsfarben eindeutig zu erkennen.

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Für die Vor-Ort-Messung der Beleuchtungsstärke sind kosinus- und V(λ)-korrigierte Messgeräte mit einer Fehlertoleranz < 10 % vorgeschrieben. Aufgrund der geringen Beleuchtungsstärken ist eine Auflösung des Messgeräts mit mindesten 2 Nachkommastellen empfehlenswert.

Arbeitsstättenverordnung ArbStättV

Die Arbeitsstättenverordnung legt fest, was der Arbeitgeber beim Einrichten und Betreiben von Arbeitsstätten in Bezug auf die Sicherheit und den Gesundheitsschutz der Beschäftigten zu beachten hat. Sie kann kostenfrei von der Webseite des Bundesministeriums der Justiz und für Verbraucherschutz www.gesetze-im-internet.de heruntergeladen werden.

Die Verordnung folgt der Regelungssystematik der europäischen Arbeitsstättenrichtlinie, durch die Schutzziele und allgemein gehaltene Anforderungen, aber keine detaillierten Vorgaben festgesetzt werden. Damit erhält der Betrieb einen Spielraum für individuelle Arbeitsschutzmaßnahmen.

Im Anhang „Anforderung an Arbeitsstätten“ sind in Bezug auf die Arbeitsplatzbeleuchtung folgende Anforderungen zu finden:

3.4 Beleuchtung und Sichtverbindung

(1) Die Arbeitsstätten müssen möglichst ausreichend Tageslicht erhalten und mit Einrichtungen für eine der Sicherheit und dem Gesundheitsschutz der Beschäftigten angemessenen künstlichen Beleuchtung ausgestattet sein.

(2) Die Beleuchtungsanlagen sind so auszuwählen und anzuordnen, dass sich dadurch keine Unfall- oder Gesundheitsgefahren ergeben können.

(3) Arbeitsstätten, in denen die Beschäftigten bei Ausfall der Allgemeinbeleuchtung Unfallgefahren ausgesetzt sind, müssen eine ausreichende Sicherheitsbeleuchtung haben.

Wer vorsätzlich oder fahrlässig gegen die in §9 der Verordnung aufgeführten Punkte verstößt begeht eine Ordnungswidrigkeit, wer dadurch vorsätzlich das Leben oder die Gesundheit von Beschäftigten gefährdet macht sich gar strafbar.

Technische Regeln für Arbeitsstätten - ASR

Um Unternehmen und vollziehenden Behörden die Anwendung der Arbeitsstättenverordnung in der Praxis zu erleichtern, werden vom "Ausschuss für Arbeitsstätten" erläuternde "Arbeitsstättenregeln" (ASR) erarbeitet und vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales bekanntgegeben. Hält der Arbeitgeber diese Technischen Regeln ein, dann kann er davon ausgehen, dass die entsprechenden Anforderungen der Verordnung erfüllt sind. In Bezug auf die Beleuchtung von Arbeitsstätten sind die beiden nachfolgenden ASRs relevant. Sie können kostenfrei von der Webseite der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin www.baua.de heruntergeladen werden.

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ASR A3.4 Beleuchtung

Die ASR A3.4 detailliert die Anforderungen aus Kapitel 3.4 des Anhangs der Arbeitsstättenverordnung und beruht auf der Berufsgenossenschaftlichen Regel der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung BGR 131-2, Natürliche und künstliche Beleuchtung von Arbeitsstätten - Teil 2: Leitfaden zur Planung und zum Betrieb der Beleuchtung. Die ASR A3.4 weicht in Einzelfällen von der DIN EN 12464 ab, die Planungsgrundlagen für die Beleuchtungsanlagen festlegt, jedoch nicht die Anforderungen an Sicherheit und Gesundheitsschutz der Beschäftigten berücksichtigt.

In der Richtlinie sind für die Beleuchtung mit Tageslicht, künstliche Beleuchtung in Gebäuden und im Freien Anforderungen an Beleuchtungsstärken, Begrenzung von Blendung, Farbwiedergabe, Flimmern oder Pulsation und Schatten festgelegt. Weitere Hinweise für den Betrieb und die Instandhaltung der Beleuchtungsanlage sowie für die orientierende Messung mit klassifizierten Beleuchtungsstärkemessgeräten mindestens der Klasse C sind ebenfalls enthalten.

Im Anhang 1 der ASR A3.4 sind für die verschiedenen Arbeitsräume, Arbeitsplätze und Tätigkeiten die Mindestwerte der Beleuchtungsstärke und des Farbwiedergabe Index Ra definiert. Adäquate Werte für Arbeitsbereiche, Arbeitsplätze und Tätigkeiten im Freien sind im Anhang 2 zu finden.

ASR A3.4/3 Sicherheitsbeleuchtung, optische Sicherheitsleitsysteme

Die ASR A3.4/3 detailliert die Anforderungen an das Einrichten und Betreiben der Sicherheitsbeleuchtung und von optischen Sicherheitsleitsystemen aus der Arbeitsstättenverordnung. Neben den allgemeinen Angaben sind auch konkrete Werte für die Beleuchtungsstärke, die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung sowie deren Verfügbarkeitsdauer und der Farbwiedergabe enthalten. Weitere Hinweise für den Betrieb, die Instandhaltung und die Prüfung der Anlage sind ebenfalls darin zu finden.

Berufsgenossenschaftliche Regeln

Der Staat und die Berufsgenossenschaften legen in Deutschland für die Unternehmen verbindliche Vorgaben fest wie die Beleuchtung von Arbeitsstätten auszuführen ist. Sie haben im Gegensatz zu den einschlägigen Normen, die vorwiegend zur Planung und Ausführung von Beleuchtungsanlagen herangezogen werden, gesetzlichen Charakter. Berufsgenossenschaftliche Regeln können kostenfrei von der Webseite des Bundesministeriums der Justiz und für Verbraucherschutz www.gesetze-im-internet.de heruntergeladen werden.

BGR 131 Natürliche und künstliche Beleuchtung von Arbeitsstätten

Diese BG-Regel besteht zum besseren Verständnis für kleine und mittlere Unternehmen und somit für die einfachere Anwendbarkeit aus zwei Teilen. Dies ist der Komplexität der Regel geschuldet, da sie nicht auf Normen zurückgreift und alle Anforderungen explizit beschreibt. Es werden lediglich die Anforderungen an die Beleuchtung aus dem Aspekt der Arbeitssicherheit und dem Gesundheitsschutz geregelt. Auf produkt- oder produktionsbezogene Anforderungen wird im Bedarfsfall lediglich hingewiesen.

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Teil 1: Handlungshilfen für den Unternehmer Dieser Teil wendet sich an den Unternehmer, der in meisten Fällen ein Laie ist, jedoch die Verantwortung für die Einhaltung der Regel trägt. In einfacher und verständlicher Sprache werden Grundlagen einer guten Beleuchtung dargestellt, wichtige Kernpunkte zur Planung und Betrieb von Beleuchtungsanlagen erläutert und Möglichkeiten für die Umsetzung praxisnaher Beleuchtungskonzepte aufgezeigt. Teil 2: Leitfaden zur Planung und zum Betrieb der Beleuchtung Dieser Teil richtet sich zwar auch an den Unternehmer, ist jedoch von der Ansprache und Regelungstiefe eher für Kundige geeignet. Bei der Umsetzung der Regel werden meist interne oder externe Fachkräfte für Arbeitssicherheit, Beleuchtungsfachleute oder Beleuchtungsplaner darauf zurückgreifen. Dieser Teil enthält die neuesten arbeitswissenschaftlichen Erkenntnisse hinsichtlich der Beleuchtung und konkretisiert die Umsetzung der Beleuchtungskonzepte aus Teil 1. Die Beleuchtungskonzepte gehen von der früher üblichen raumbezogener Beleuchtung über die arbeitsbereichsbezogene Beleuchtung bis hin zur teilflächenbezogenen Beleuchtung. Die flexible Kombination der einzelnen Konzepte führen zur praxisorientierten Anpassung der Beleuchtung von Arbeitsstätten und kann ebenso auf das Sehvermögen und die individuellen Erfordernisse des Mitarbeiters abgestimmt werden. Da sich die Regel auf Aspekte des Arbeits- und Gesundheitsschutzes beschränkt gibt es nur wenige Werte für die geforderten Beleuchtungsstärken. Arbeits- und Umgebungsbereich werden durch je drei Wartungswerte abgehandelt. Sonstige Bereiche sind in 10 repräsentative Klassen unterteilt für die jeweils ein Wartungswert definiert ist. Weitere enthaltene Anforderungen an und Empfehlungen zu qualitativen Aspekten der Beleuchtung sind Gleichmäßigkeit der Beleuchtung, Leuchtdichteverteilung, Begrenzung von Blendung und Reflexionen, Körperwiedergabe (Schattigkeit) und Vermeidung störender Schatten, Lichtfarbe und Farbwiedergabe, Flimmerfreiheit. Abgerundet die Regel durch die Behandlung von Planung und Errichtung, Instandhaltung und Wartung sowie Prüfung und Messung von Beleuchtungsanlagen.

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Literaturverzeichnis

Bücher

Beleuchtungstechnik für Praktiker: Grundlagen, Lampen, Leuchten, Planung, Messung Hans Rudolf Ris, VDE Verlag 2015, ISBN 978-3-8007-3617-1

Beleuchtungstechnik für den Elektrofachmann Lampen, Leuchten und ihre Anwendung Zieseniß – Lindemuth - Schmits, Hüthig & Pflaum Verlag 2009, ISBN 978-3-8101-0273-7

Kostenfreie Druckschriften

GOSSEN – Fachbeitrag „Kalibrieren von Messmitteln“ www.gossen-photo.de/pdf/Licht_6-2013_S60.pdf

Zumtobel Lichthandbuch www.zumtobel.com/PDB/teaser/DE/Lichthandbuch.pdf

Schriftenreihe - Licht Wissen Antworten auf alle Fragen zu Licht und Beleuchtung www.licht.de/de/service-info/publikationen-und-downloads/heftreihe-lichtwissen/

Schriftenreihe - Licht Wissen Antworten auf alle Fragen zu Licht und Beleuchtung Leitfaden zur DIN EN 12464-1

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Normenverzeichnis

Definitionen und Messtechnik DIN EN 12665 2011-09 Licht und Beleuchtung - Grundlegende Begriffe und Kriterien für die Festlegung von Anforderungen an die Beleuchtung IEC 60050-845 1987 International Electrotechnical Vocabulary. Lighting DIN 5032-7 1985-12 Lichtmessung; Klasseneinteilung von Beleuchtungsstärke- und

Leuchtdichtemessgeräten CIE ISO 19476 2014-06 Characterization of the Performance of Illuminance Meters and

Luminance Meters DIN EN ISO 11664-1 2011-07 Farbmetrik - Teil 1: CIE farbmetrische Normalbeobachter DIN EN ISO 11664-2 2011-07 Farbmetrik - Teil 2: CIE Normlichtarten DIN EN ISO 11664-3 2013-08 Farbmetrik - Teil 3: CIE Farbwerte DIN EN ISO 11664-4 2011-07 Farbmetrik - Teil 4: CIE 1976 L*a*b* Farbenraum DIN EN ISO 11664-5 2011-07 Farbmetrik - Teil 5: CIE 1976 L*u*v* Farbenraum und

gleichabständige u', v'-Farbtafel CIE 015 2004 Colorimetry, 3rd ed. DIN 5033 - 9 2005-10 Farbmessung – Teil 9: Weißstandard zur Kalibrierung in Farbmessung

und Photometrie (Teil Farbmessung, teilweise ersetzt durch ISO 11664) CIE 13.3 1995 Methode of measuring and specifying colour rendering properities of

light sources DIN 6169-1 1976-01 Farbwiedergabe – Teil 1: Allgemeine Begriffe DIN 6169-2 1976-02 Farbwiedergabe – Teil 2: Farbwiedergabe-Eigenschaften von

Lichtquellen in der Beleuchtungstechnik Langnachleuchtende Pigmente und Produkte DIN 67510-1 2009-11 Langnachleuchtende Pigmente und Produkte – Teil 1: Messung und Kennzeichnung beim Hersteller DIN 67510-2 2002-10 Langnachleuchtende Pigmente und Produkte – Teil 2: Messung von langnachleuchtenden Produkten am Ort der Anwendung DIN 67510-3 2011-04 Langnachleuchtende Pigmente und Produkte — Teil 3: Bodennahes langnachleuchtendes Sicherheitsleitsystem" Tageslicht in Innenräumen

DIN 5034-1 2011-07 Tageslicht in Innenräumen - Teil 1: Allgemeine Anforderungen DIN 5034-2 1985-02 Tageslicht in Innenräumen – Teil 2: Grundlagen DIN 5034-3 2007-02 Tageslicht in Innenräumen - Teil 3: Berechnung DIN 5034-4 1994-09 Tageslicht in Innenräumen - Teil 4: Vereinfachte Bestimmung von Mindestfenstergrößen für Wohnräume DIN 5034-5 2010-11 Tageslicht in Innenräumen - Teil 5: Messung DIN 5034-6 2007-02 Tageslicht in Innenräumen - Teil 6: Vereinfachte Bestimmung zweckmäßiger Abmessungen von Oberlichtöffnungen in Dachflächen VDI Richtlinie 6011 Optimierung von Tageslichtnutzung und künstlicher Beleuchtung 2015-04 Blatt 1 – Grundlagen und allgemeine Anforderungen (Entwurf) 2006-04 Blatt 2 - Dachoberlichter 2006-04 Blatt 3 – Anforderungen der Innenraumbegrünung

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Beleuchtung von Arbeitsstätten ISO 8995-1, CIE S 008 2002-05 Lighting of work places -- Part 1: Indoor ISO 8995-3, CIE S 016 2006-10 Lighting of work places -- Part 3: Lighting requirements for safety and security of outdoor work places DIN EN 12464-1 2011-08 Licht und Beleuchtung - Beleuchtung von Arbeitsstätten – Teil 1: Arbeitsstätten in Innenräumen DIN EN 12464-2 2014-05 Licht und Beleuchtung - Beleuchtung von Arbeitsstätten – Teil 2: Arbeitsplätze im Freien Ergänzung zur DIN EN 12464-1:

DIN 5035-3 2006-07 Beleuchtung mit künstlichem Licht - Teil 3: Beleuchtung im Gesundheitswesen DIN 5035-6 2006-11 Beleuchtung mit künstlichem Licht - Teil 6: Messung und Bewertung DIN 5035-7 2004-08 Beleuchtung mit künstlichem Licht - Teil 7: Beleuchtung von Räumen mit Bildschirmarbeitsplätzen DIN 5035-8 2007-07 Beleuchtung mit künstlichem Licht - Teil 8: Arbeitsplatzleuchten - Anforderungen, Empfehlung und Prüfung DIN EN ISO 9241-6 2001-03 Ergonomische Anforderungen für Bürotätigkeiten mit Bildschirmgeräten – Teil 6: Leitsätze für die Arbeitsumgebung ArbStättV 2010-07 Arbeitsstättenverordnung ASR A3.4 2011-04 Technische Regeln für Arbeitsstätten – Beleuchtung (ersetzt 7/3 + 41/3) ASR A3.4/3 2011-06 Technische Regeln für Arbeitsstätten - Sicherheitsbeleuchtung, optische Sicherheitsleitsysteme (ersetzt 7/4) BGR 131 BG-Regel: Natürliche und künstliche Beleuchtung von Arbeitsstätten Erfordernisse hinsichtlich Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz BGI 856 2005-03 Beleuchtung von Bildschirm- und Büroarbeitsplätzen (ergänzt BGR131) BGI 7007 2009-02 Tageslicht am Arbeitsplatz - leistungsfördernd und gesund (ergänzt BGR131) Notbeleuchtung DIN EN 1838 2013-10 Angewandte Lichttechnik - Notbeleuchtung CIE S 020 / ISO 30061 2007-11 Emergency Lighting DIN EN 13032-3 2007-12 Licht und Beleuchtung - Messung und Darstellung photometrischer Daten von Lampen und Leuchten - Teil 3: Darstellung von Daten für die Notbeleuchtung von Arbeitsstätten Sportstättenbeleuchtung DIN EN 12193 2008-04 Licht und Beleuchtung – Sportstättenbeleuchtung (ehem. DIN 67526-1) DIN 67526-3 1976-08 Sportstättenbeleuchtung; Richtlinien für die Beleuchtung mit Tageslicht DIN 18032-1 2003-09 Sporthallen – Grundsätze für die Planung

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Straßenbeleuchtung DIN 13201-1 2005-11 Straßenbeleuchtung - Teil 1: Auswahl der Beleuchtungsklassen DIN EN 13201-2 2004-04 Straßenbeleuchtung - Teil 2: Gütemerkmale DIN EN 13201-2 2013-09 Norm-Entwurf: Straßenbeleuchtung - Teil 2: Gütemerkmale DIN EN 13201-3 2004-04 Straßenbeleuchtung - Teil 3: Berechnung der Gütemerkmale 2007-07 Berichtigung 1 DIN EN 13201-3 2013-09 Norm-Entwurf: Straßenbeleuchtung - Teil 3: Berechnung der Gütemerkmale DIN EN 13201-4 2004-04 Straßenbeleuchtung - Teil 4: Methoden zur Messung der Gütemerkmale von

Straßenbeleuchtungsanlagen DIN EN 13201-4 2013-09 Norm-Entwurf: Straßenbeleuchtung - Teil 4: Methoden zur Messung der Gütemerkmale von Straßenbeleuchtungsanlagen DIN EN 13201-5 2013-09 Norm-Entwurf: Straßenbeleuchtung – Teil 5: Energieeffizienzindikatoren DIN 67523 2010-06 Beleuchtung von Fußgängerüberwegen mit Zusatzbeleuchtung IEC 60598-2-3 2011-11 Luminaires – Particular requirements – Luminaires for road and street lighting Anlagen zur Verkehrssteuerung DIN EN 12352 2006-07 Anlagen zur Verkehrssteuerung - Warn- und Sicherheitsleuchten DIN EN 12352 2015-02 Norm-Entwurf: Anlagen zur Verkehrssteuerung – Warn- und Sicherheitsleuchten ISO 16508 1999-12 Road traffic lights - Photometric properties of 200 mm roundel signals Beleuchtung von Straßentunnel DIN 67524-1 2008-07 Beleuchtung von Straßentunneln und Unterführungen –

Teil 1: Allgemeine Gütemerkmale und Richtwerte DIN 67524-2 2011-06 Beleuchtung von Straßentunneln und Unterführungen – Teil 2: Berechnung und Messung DIN EN 16276 2013-04 Evakuierungsbeleuchtung in Straßentunneln Beleuchtung von Schleusenanlagen DIN 67500 1987-12 Beleuchtung von Schleusenanlagen; Anforderungen, Berechnung und Messung Medizintechnik DIN 6856-1 2007-10 Radiologische Betrachtungsgeräte und -bedingungen - Teil 1: Anforderungen und qualitätssichernde Maßnahmen in der medizinischen Diagnostik (Film!) DIN 6868-157 2014-11 Sicherung der Bildqualität in röntgendiagnostischen Betrieben – Teil 157: Abnahme- und Konstanzprüfung nach RöV an Bildwiedergabe- systemen in ihrer Umgebung (Ersatz für DIN V 6868-57) DIN EN 61223-2-5 2004-09 Bewertung und routinemäßige Prüfung in Abteilungen für medizinische Bildgebung - Teil 2-5: Konstanzprüfungen; Bildwiedergabegeräte (Monitore) RöV 2011-10 Röntgenverordnung - Qualitätssicherung bei Röntgeneinrichtungen zur Untersuchung (§16) und Behandlung (§17) von Menschen

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Notizen

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